鲁奇炉介绍及附属设备简介

气流床：粉煤与气化剂（ O2 、水蒸 气）一起从喷嘴高速吹入炉内，快速 气化。特点是不副产焦油，生成气中 甲烷含量少。主要以德士古气化炉和 壳牌气化炉为代表；
二、3种先进的煤气化工艺
我国引进并被广泛采用的三种先进煤气化
工艺分别是：壳牌气化炉、德士古气化炉、鲁 奇气化炉。
壳牌气化炉（结构见图 2 ）属于气流床气
气化炉内外壳生产期间温度不同，热膨胀量不同， 为降低温度差应力，在内套下部设计制造了波形膨胀节 如图13所示，用于吸收热膨胀量。正常生产期间，波形 膨胀节不但可吸收大约25-35mm的内壳热膨胀量，而且在 此还可以起到支撑灰渣的作用，这样可使灰渣在刮刀的 作用下均匀地排到灰锁中去。
2. 鲁奇第二代加压气化炉
在综合了第一 ④取消了衬砖， ①在炉内部设臵了传动 代气化炉的运行情 提高了气化炉的 的搅拌装臵和布煤器， ③入炉气 况后，鲁奇公司于 生产能力，也避 搅拌装臵有两个搅拌桨 免了由于在内衬 20化剂管与 世纪50年代推出 叶，其高度在炉内的干 ⑤灰锁设臵在炉底 传动轴分 上挂渣给生产操 了 φ2.6m，中间除 馏层，随着叶片的转动， 正中位臵，气化后 开，单独 作带来的不利影 灰的第二代气化炉， 在干馏层的煤焦受到了 产生的灰渣从炉篦 固定在炉 响； ②炉篦由单层平型改为 底侧壁上； 如图 8所示。 搅动，破坏了煤的黏结， 的周边环隙落下落 多层塔节型结构，气化
涡轮蜗杆 减速器
第一代鲁奇气化炉的结构改进
第一代鲁奇加压气化炉由 于以上几个方面的影响，单炉 生产量一般为4500-5000m3/h。 许多厂家对第一代鲁奇炉进行 了改进，主要有： ⑴ 取消炉内的耐火衬，扩大炉 内空间，增加了气化炉横截面 积，从而使单炉产气量增加； ⑵ 将平盘型风帽炉篦改为宝塔 型炉篦（如图7所示），改善炉 篦的布气效果，使炉内反应层 较为均匀，使气化强度提高。 通过改进，第一代气化炉 的 生产能力较改进前提高了 50﹪以上。
流化床：在分散板上供给粉煤，在分 散板下送入气化剂（氧、水蒸气）， 使煤在悬浮状下进行气化。流化床气 化炉不能用灰分融点低的煤，其特点 是副产焦油少，碳利用率低。
熔融床：又叫熔浴床气化，它是 将粉煤和气化剂以切线方向高速 喷入一温度较高且高度稳定的熔 池内，把一部分动能传给熔渣， 使池内熔融物做螺旋状的旋转运 动并气化，可实现无焦油气化且 煤种适应性广。
桨叶和搅拌器、布煤器都 为壳体结构，外供锅炉给 该炉型也可用于气化不黏 水通过搅拌器、布煤器的 结性煤种。此时，不安装 空心轴内中心管，首先进 布煤搅拌器，整个气化炉 入搅拌器最下底的桨叶进 支承炉篦的止推轴承（如 上部传动机构取消，只保 行冷却，然后再依次通过 图 10′所示）体上开有注 留煤锁下料口到炉膛的储 冷却上桨叶、布煤器，最 油孔，由外部高压注油泵 煤空间，结构简单。炉篦 后从空心轴与中心管间的 通过油管注入止推轴承面 分为五层如图 11所示，从 空间返回夹套形成水循环。 进行润滑。该润滑油为耐 下到上逐层叠合固定在底 该锅炉水的冷却循环对布 高温的过热缸油。炉篦的 座上，顶盖呈锥形，炉篦 煤搅拌器的正常运行非常 传动采用液压电动机传动。 材质选用耐热、耐磨的铬 重要。因为搅拌桨叶处于 液压传动具有调速方便， 锰合金钢铸造。最底层炉 高温区工作，水的冷却循 结构简单，工作平稳等优 炉篦的下面设有三个灰刮 环不正常将会使搅拌器及 点。但为液压传动提供动 刀安装口，灰刮刀的安装 桨叶超温烧坏造成漏水， 力的液压泵系统设备较多， 数量由气化原料煤的灰分 从而造成气化炉运行中断。 故障点增多，由于气化炉 含量来决定，灰分含量较 直径较大。为使炉篦受力 少时安装1~2把刮刀，灰 均匀，采用两台电动机对 分含量较高时安装3把刮 称布置。 刀。
4. 第三代加压气化炉型
第三代加压气化炉是在第 二代炉型上的改进，其型 号为Mark-III，是目前世 为了气化有一定黏结性的 界上使用最为广泛的一种 煤种，第三代气化炉内上 炉型。其内径为φ3.8m， 部设臵了布煤器与搅拌器， 在炉内，搅拌器安装在布 外径φ4.128m，炉体高 它们安装在同一空心转轴 煤器的下面，其搅拌桨叶 12.5m，气化炉操作压力为 上，其转速根据气化用煤 一般设有上、下两片桨叶。 3.05MPa。该炉生产能力高， 的黏结性及气化炉生产负 桨叶深入到煤层里的位臵 炉内设有搅拌装臵，可气 荷来调整，一般为 与煤的结焦性能有关，其 化除强黏结性烟煤外的大 10~20r/h ，从煤锁加入的 位臵深入到气化炉的干馏 部分分煤种。第三代加压 煤通过布煤器上的两个布 层，以破除干馏层形成的 气化炉如图10所示。 煤孔进入炉膛内，平均每 焦块。桨叶的材质采用耐 转布煤15~20mm厚，从煤锁 热钢，其表面堆焊硬质合 下料口到煤锁之间的空间， 金，以提高桨叶的耐磨性 可以缓冲煤锁在间歇充、 能。 泄压加煤过程中的气化炉 连续供煤 。
鲁奇气化炉
优点：鲁奇炉生产能力大，以 块煤为原料尤其适应褐煤，碳 转化率高，调节负荷方便。 缺点：生产的合成气中甲烷 含量高，焦油和苯酚等液状 物较多，生产流程长，投资 大，结构复杂，加工难度高。
三、鲁奇炉介绍
1.鲁奇炉第一代加压气化炉
鲁奇第一代气化炉内径为2.52m，外 径为 3m，高达6m的圆筒体，为防止 炉筒体由双层钢板制成，在内外壳体 在炉膛的上部设有一圆筒形裙板， 高温对炉体的损坏，在炉内壁衬有耐 之间形成夹套，生产时锅炉水保持夹 中间吊有正椎体布煤器，以便使煤 火砖，砌筑在内壁的支撑圈上如图 6 套充满水，并产生蒸汽。蒸汽汇集在 下 流 时 能 在 炉 体 内 均 匀 分 布 。 在该炉型的结构中，由于气化剂是 所示，可避免炉体受热损坏，减少气 在炉体的顶部设臵有2-3个 炉体上面的集汽包内，并与压力气化 从主动轴的中心孔进入炉内，而转动 化炉的热损失。 φ 100mm的点火孔，其点火操作时在 的主轴与固定的炉体、气化剂连接管 系统相连通。集汽包与夹套的连通由 炉内堆好的木材等可燃物，由上点 之间的密封尺寸越大越难于解决，则 火孔投入火把明火引燃开车。 两根上升管和两根下降管来实现的， 就从结构上限制了该炉型的气化剂入 排灰炉篦的传动是由电动机通 在夹套中产生的蒸汽，由两根上升管 过齿轮减速机和涡轮蜗杆减速传动 炉量，从而限制了气化炉的生产负荷。 导引至集汽包内，夹套水则由集汽包 机构带动的。煤经气化后产生的灰 另外，炉内壁衬砖不但减小了炉内径， 渣，由安装在炉篦上的三把刮灰刀 的水经两根下降管从夹套底部引入。 降低了生产能力，而且在较高温度下 将灰从炉篦的下部的间隙排至灰箱， 内衬易形成挂壁，造成气化炉炉床层 在经灰箱泄压后排出。 下移困难。
鲁奇气化炉（结构见左图）属于固 定床气化炉的一种。鲁奇气化炉是1939 年由德国鲁奇公司设计，经不断的研究 改进已推出了第五代炉型，目前在各种 气化炉中实绩最好。我国在20世纪60年 代就引进了捷克制造的早期鲁奇炉并在 云南投产。1987年建成投产的天脊煤化 工集团公司从德国引进的4台直径 3800mm的Ⅳ型鲁奇炉，先后采用阳泉 煤、晋城煤和西山官地煤等煤种进行试 验，经过10多年的探索，基本掌握了鲁 奇炉气化贫瘦煤生产合成氨的技术，国 内鲁奇炉在用厂家有云南解放军化肥厂、 哈尔滨煤机厂和河南义马煤气厂等。
化炉的一种，这种炉型不仅可用于不同类型的 煤，包括劣质的次烟煤和褐煤，还可用于生物 燃料和废弃物等的气化。壳牌气化工艺于1972 年开始研究，1978年在德国汉堡建成中试装臵， 1987年在美国建成投煤量250～400吨/日的示范 装臵，我国从2006年开始先后有岳阳洞氮、湖 北双环和广西柳州等10余家企业引进了该类型 气化炉。
德士古气化炉（结构见图3）属于 湿法进料气流床的一种，最早引进该技 术的是山东鲁南化肥厂，1993年投产。 目前，我国已有山东鲁南、上海焦化、 陕西渭化、安徽淮化、金陵石化、南化 公司等近30台（套）装臵投运，有些已 具有10多年运行经验，到目前为止运行 基本良好，显示了水煤浆气化技术的先 进性。但是，德士古气化炉对煤质限制 比较严格，成浆性差和灰分较高，还存 在耐火砖成本高、寿命短和煤浆泵磨损 大、维修成本高等问题。
5. 第四代加压气化炉型
第四代加压气化炉是在第三代的基础上加大了气化 炉的直径（达 φ5m ），使单炉生产能力大为提高，其单
炉产粗煤气量可达7500m3（标）/h（干气）以上。
小结
四、鲁奇第三代炉附属设备介绍
1.炉体：主要由筒体、搅拌器、布煤器、炉篦、传动 装臵等组成。 (1)筒体：加压气化炉的炉体不论何种炉型均是一个双 层筒体结构的反应器。其外筒体承受高压，一般设计压 力3.6MPa；温度260℃；内筒体承受低压，一般设计压 力为0.25MPa，温度310℃。内、外筒体的间距为40100mm，其中充满锅炉水，以吸收气化反应传给内筒的 热量产生蒸汽，经汽液分离后并入气化剂中。这种内、 外筒结构的目的在于尽管炉内各层的温度不一，但内筒 体由于有锅炉水的冷却，基本保持在锅炉水在该操作压 力下的蒸发温度，不会因过热而损坏。由于内外筒体受 热后的膨胀量不尽相同，一般内筒设有补偿装置。夹套 蒸汽的分离也分为内分离或外置汽包分离，如图12所示。
这使得气化炉能够气化 到炉下部的下灰室 剂通过三层炉篦的环形 弱黏结煤，扩大了气化 里，然后再进入灰 缝隙进入炉内，这种布 煤种； 锁。 气形式不但增大了气化 剂的入炉量，而且使炉 内布气均匀，弥补了第 一代气化炉布气不均、 灰中残碳较高的缺点；
3. “索菲尔”炉型
“索菲尔”炉型是在第二代 炉型上的改进型，在南非索 菲尔第一期工程中投建的加 “ 索菲尔”炉型的最大特点 压气化炉，其内径为 φ3.7m， 是将底部的炉篦 与上部的 其结构如图9所示。 布煤器用一根轴连接起来， 由于炉内温度较高，为避免 该轴上下贯穿整个气化燃料 传动轴等超温损坏，在中心 层。其传动装臵设在温度较 轴内通入锅炉水冷却，此锅 低的气化炉上部，从而避免 炉水和炉体的夹套连通形成 了传动装臵在底部受灰渣的 一个水系统，用泵来进行水 该炉型存在以下缺点：由于 磨损。 的强制循环。水的流动方向 中心传动轴长达4m以上，材 是从夹套底部由泵抽出经加 质和加工精度要求高，在运 压后送至中心传动轴，流至 行中受高温影响故障较多； 炉篦冷却水槽，然后返回经 另一方面，炉篦和布煤器、 传动轴孔外层环状空隙，进 搅拌器为行调整，故而该 上部。 炉型已经不再使用。
鲁奇炉介绍及附属设备简介
劣质煤项目部 王建国
主要内容
概述 三种先进的煤气化技术简介 鲁奇炉介绍 鲁奇第三代炉附属设备简介
一、 概述
1、煤气化的定义 煤的气化过程是一个热化学过程，在特定的设备（气
化炉）内它以煤为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、
水蒸汽或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件 下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃 料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。
2、煤气化制原料气方法分类 煤气化制原料气方法多种多样，按操作压力煤气化可
分为常压气化和加压气化。在煤加压气化工艺中已经成熟
并工业化的便是壳牌气化炉、德士古煤浆制气和鲁奇加压 气化。 按固体和气体接触方式分为固定床、流化床、气化床 和熔融床。
固定床、流化床、气化床和熔融床简介
固定床：固定床气化炉是最早开 发出的气化炉，炉子下部为炉排， 用以支撑上面的煤层。通常，煤 从气化炉的顶部加入，而气化剂 （氧或空气和水蒸气）则从炉子 的下部供入，因而气固间是逆向 流动的。主要有鲁奇气化炉和 BGL气化炉两种 ；
三种先进煤气化工艺优缺点比较
壳牌式气化炉
优点：干粉煤进料，煤种适应广， 碳转化率高，甲烷含量少，氧耗 低，单炉生产能力大，运转周期 长，气化热率高，气化过程无废 气排除。 缺点：投资高，设备造价高， 建设周期长，配套的干燥、磨 煤、高压氮气及用合成气加压 所需的功耗较大。
德士古气化炉
优点：水煤浆进料，对煤种应 用较宽，单炉生产能力大，运 转周期长，气化热效率高，气 化过程无废气排放。 缺点：耗氧量大，投资大， 技术费用高。